Судно на подводных крыльях

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Судно на подводных крыльях «Карла» (модель «Восход», производство Украины) в Нидерландах

Судно на подводных крыльях (СПК) — тип скоростного судна с динамическим принципом поддержания, у которого под корпусом расположены специальные крылья.

Описание[править | править исходный текст]

При стоянке и при следовании на низкой скорости судно на подводных крыльях удерживается на воде за счёт силы Архимеда, как и обыкновенное водоизмещающее судно. На высокой скорости за счёт создаваемой этими крыльями подъёмной силы судно поднимается над водой. При этом значительно уменьшается площадь контакта с водой и следовательно гидродинамическое и лобовое сопротивление воды, что позволяет развивать высокие скорости.

Для СПК экономически целесообразная скорость движения ограничена величиной около 100 км/час (в современных СПК военного назначения скорость ограничена 180 км/час). Такое ограничение вызвано проблемой кавитации подводного крыла (кипение воды вследствие разрежения в зоне обтекания крыла), которая резко снижает его гидродинамические характеристики. И хотя на созданных под руководством Р. Е. Алексеева судах на малопогруженных подводных крыльях удалось достичь скоростей до 140 км/час при бескавитационном обтекании крыла, СПК оказались мало перспективными для дальнейшего повышения скорости.

Преимущества и недостатки[править | править исходный текст]

Преимущества
  • Высокая скорость
  • Низкое сопротивление при движении на крыльях
Недостатки
  • Основной минус этих судов — низкая экономичность.
  • Низкая мореходность при волнении
  • Необходимость в мощных и легких двигателях для выхода на крылья

Устройство[править | править исходный текст]

2 типа подводных крыльев

Крылья[править | править исходный текст]

Существует два типа подводных крыльев — частично погруженное крыло (или U-образное крыло) и полностью погруженное крыло (крыло в форме перевёрнутого Т). Суда с полностью погруженными крыльями менее подвержены качке от волн, поэтому они более стабильны и комфортны, особенно при использовании на море. Однако полностью погруженные крылья требуют постоянного управления, поэтому они стали широко использоваться с появлением компьютеров. Разумеется, такие компьютеры должны быть очень надёжными, так как в случае их отказа судно упадёт на воду и может даже перевернуться.

Суда с полностью погруженными крыльями появились сравнительно недавно, до этого использовались суда с U-образными крыльями, которые не требуют постоянного управления.

Обычно суда на подводных крыльях имеют два крыла, которые могут быть по-разному расположены относительно друг друга и корпуса судна.

  • При так называемой самолётной компоновке главное (большее) крыло расположено перед центром тяжести судна, меньшее крыло расположено сзади.
  • В схеме «утка» меньшее крыло расположено перед основным крылом
  • В тандемной схеме оба крыла имеют одинаковую площадь и располагаются спереди и сзади от центра тяжести, на равном от него расстоянии.

Самолётная схема и схема «утка» используются на малых судах, тандемная компоновка — на более крупных.

Управление подводными крыльями осуществляется двумя способами: путём изменения угла атаки (при этом поворачивается всё крыло) или при помощи закрылков.

Двигатель и движитель[править | править исходный текст]

В качестве двигателя на судах с подводными крыльями используется либо дизель (в таком случае они являются теплоходами) либо газотурбинный двигатель (в таком случае они являются газотурбоходами).

В качестве движителя может использоваться гребной винт либо водомётный движитель. На высоких скоростях КПД водомета выше КПД гребного винта. Особенно на скоростях свыше 100 узлов. Гребной винт соединяется с двигателем посредством редуктора. Струя воды, использующаяся в водомёте, создаётся специальным насосом.

История[править | править исходный текст]

Появление судов на подводных крыльях[править | править исходный текст]

Первые попытки создать судно на подводных крылях предпринимались ещё в конце XIX века. В 1897 году живший во Франции русский подданный Ш. де Ламбер построил и испытал на Сене небольшое судно на подводных крыльях. Однако мощности паровой машины, использовавшейся на этом судне в качестве двигателя, не хватило для развития скорости, необходимой для того, чтобы корпус судна поднялся над водой.

Судно на подводных крыльях Энрико Форланини на озере Маджоре в 1910 году

Более успешными были опыты итальянского изобретателя Энрико Форланини. Он проводил эксперименты с моделями судов на подводных крыльях с 1898 года. В 1906 году созданное им полноразмерное экспериментальное судно в ходе испытаний на озере Лаго-Мажоре достигло скорости в 42,5 мили в час (68 км/ч). Этот катер имел многоярусные крылья наподобие этажерки.

В 1906 году в американском журнале Scientific American изобретатель Уилиам Мичхэм (англ. William E. Meacham) опубликовал статью о базовых принципах действия судна на подводных крыльях. Эта статья заинтересовала Александра Белла (изобретателя телефона). Сначала он проводил теоретические изыскания, а в 1908 году, совместно с изобретателем Фредериком Болдвином (англ. Frederick W. Baldwin) приступил к испытаниям моделей.

Болдвин изучал работу итальянского изобретателя Энрико Форланини и занимался испытанием моделей, основанных на его разработках. В ходе мирового тура Белла в 1910—1911 годах, Белл и Болдвин встретились в Италии с Форланини. Они вместе катались по озеру Лаго-Мажоре на созданном Форланини катере на подводных крыльях. По описаниям Балдвина катер двигался так гладко, как будто он летел. Вернувшись в Канаду, изобретатели продолжали работать над разработкой своего судна на подводных крыльях. В результате они построили судно, получившее индекс HD-4. Это судно приводилось в движение двигателями «Рено». Оно развивало скорость до 87 км/ч (54 мили/час), быстро разгонялось, без проблем преодолевало волны, легко управлялось и отличалось высокой стабильностью. Белл отправил отчёт ВМС США. ВМФ заинтересовались его опытами, и дали ему возможность приобрести два двигателя мощностью по 260 кВт (350 л.с.). 9 сентября 1919 года HD-4 установил мировой рекорд скорости на воде — 114 км/ч (70,86 миль/ч). Этот рекорд продержался десять лет.

В период между 1873 и 1914 годами британский кораблестроитель Джон Исак Торникрофт (John Isaac Thornycroft) работал над серией моделей судов на подводных крыльях. Эти модели имели одно крыло под носом корабля . В 1909 году его компания построила полноразмерное судно длиной в 22 фута, получившее название Miranda III. Оно приводилось в движение двигателем мощностью в шестьдесят лошадиных сил. Это судно имело только одно крыло (под носом), и корпус не поднимался полностью из воды. Во время движения судно опиралось на крыло и плоское дно у кормы. После Miranda III было построено судно Miranda IV, которое развивало скорость до 35 узлов ([1]).

Германия[править | править исходный текст]

В 30-х и 40-х годах в Германии работал видный специалист по СПК Ганнс фон Шертель (Baron Hanns von Schertel). В 1944 году он построил судно с водоизмещением в 80 тонн. Имея на борту груз в 20 тонн, оно развивало скорость до 40 узлов (около 74 км/ч) при высоте волн в 1,8 м. После войны сотрудники из его конструкторского бюро были насильно вывезены в СССР, но сам Шертель сумел перебраться в Швейцарию, где основал компанию «Supramar».

Швейцария[править | править исходный текст]

В 1952 «Супрамар» построил первое в мире коммерческое судно на подводных крыльях. Оно получило обозначение PT 10 и название Freccia d’Oro. Это судно совершало рейсы по озеру Лаго-Мажоре между Локарно (Швейцария) и Стресой (Италия). Это судно имело частично погруженные крылья, брало на борт 32 пассажира и развивало скорость в 35 узлов. Коммерческая эксплуатация началась 15 мая 1953 года. Это судно имело довольно скромные размеры: длина составляла 14,2 метра, водоизмещение — около десяти тонн. Корпус был деревянным. Судно приводилось в действие дизельным двигателем Daimler Benz type MB 507 мощностью в 800 л.с.

Первым в мире пассажирским судном на подводных крыльях, пошедшим в серию, стал тип PT 20. С пятидесятых годов эти суда строились по лицензии «Супрамар» фирмой Rodriquez. Rodriquez начал строительство PT 20 в 1955 году. Первый PT 20 вступил в строй в 1956 году. Это судно, получившее название Frecia del Sole, оно использовалось в качестве парома через Мессинский пролив. Оно стало первым судном на подводных крыльях, получившим разрешение на использование в море. PT 20 имел водоизмещение в 32 тонны, брал на борт 72 пассажира и развивал скорость в 35 узлов.

С 1953 по 1971 «Супрамаром» была разработана целая серия судов на подводных крыльях: PT 20, PT 50, PT 75, PT 100 и PT 150. За исключением PT 150, все они относились к судам с частично погруженным крылом. В общей сложности было построено более двухсот судов, разработанных «Супрамаром», в основном их по лицензии строила фирма Rodriquez в Италии. Также некоторое количество таких судов было построено «Хитачи» в Японии.

Советский Союз[править | править исходный текст]

«Метеор» в Ярославле

В Советском Союзе первое пассажирское судно на подводных крыльях, «Ракета», вступило в эксплуатацию в 1957 году[источник не указан 69 дней]. С конца 50-х годов начался серийный выпуск пассажирских судов на подводных крыльях «Ракета», «Метеор», «Комета» и «Беларусь». В семидесятых-восьмидесятых годах последовали суда «Восход», «Полесье», «Колхида», «Циклон», «Ласточка». В 90-е годы выпускались суда «Олимпия».

Советское СПК «Ракета» на марке ВНР

В единичных экземплярах в шестидесятых годах были построены экспериментальные СПК «Стрела-1» (первое в Советском Союзе морское пассажирское СПК, 1961), «Стрела-2» (1962), «Стрела-3» (1963), «Буревестник» (1964), «Чайка», «Спутник» (1961), «Вихрь», СПК с автоматически управляемыми подводными крыльями проекта 1233 «Тайфун» в пассажирском варианте (1969).

Для служб судового надзора и спасательных станций в СССР выпускались катера на подводных крыльях «Волга».

Пассажирские суда на подводных крыльях советского производства экспортировались в несколько десятков стран мира.

Строились в Советском Союзе и суда на подводных крыльях военного назначения. В начале пятидесятых годов восемь торпедных катеров проекта К123К были оборудованы носовыми подводными крыльями конструкции Р. Е. Алексеева. В 1956 году на феодосийском судостроительном заводе «Море» построен более совершенный торпедный катер проекта 184 с носовым подводным крылом. В 1963—1967 годах построена серия из 16 сторожевых катеров на подводных крыльях проекта 125А, серия из 12 пограничных катеров проекта 133 «Антарес» (1979-19??) и серия из двух малых противолодочных кораблей проекта 1145.1 «Сокол» (1987-19??). В 1977 в Ленинграде построен ракетный катер на подводных крыльях проекта 1240 «Ураган».

Большинство советских судов на подводных крыльях были разработаны под руководством выдающегося инженера Ростислава Алексеева.

Соединённые Штаты Америки[править | править исходный текст]

«Акила», патрульный катер типа «Пегасус», США
Ракетный катер типа «Спарвьеро» ВМС Италии

В США разработкой судов на подводных крыльях занималась фирма «Боинг». Первое своё судно на подводных крыльях «Боинг» построил в 1962 году. Оно использовало в качестве движителя водомёт. В 1967 году «Боинг» построил артиллерийский катер (gunboat) «Tucumcaric» водоизмещением в 57 тонн и длиной в 71 фут. «Tucumcaric» был первым крупным судном, использовавшим водомёт вместо гребного винта. Он с успехом участвовал во Вьетнамской войне. На основе этого судна был создан целый класс ракетонесущих патрульных судов на подводных крыльях (англ. Patrol Hydrofoil Missileship (PHM)). Первое судно этого типа, «Пегас» (Pegasus) вошло в состав флота США 9 июля 1977 года. Впоследствии «Боинг» построил для ВМС США ещё пять таких судов (этот класс судов получил название «Пегас», вслед за головным кораблём). Они прослужили до 1993 года.

«Джетфойл» в Японии

Эти корабли отличались быстротой и сильным вооружением, они были в состоянии потопить даже самые большие наводные корабли.

«Пегасы» в основном использовались как патрульные суда, для предотвращения незаконного ввоза наркотиков. Из-за своей скорости они были настоящим ночным кошмаром для контрабандистов.

Кроме военных кораблей, «Боинг» создал и гражданские суда на подводных крыльях. Тип гражданских судов, созданных «Боингом» получил название «Джетфойл» (Jetfoil). «Джетфойлы» относятся к судам с полностью погруженными крыльями. Они использовали водомёты в качестве движителя. Первые испытания «Джетфойла» состоялись 29 марта 1974 года. Впоследствии было построено более двадцати «Джетфойлов». «Джетфойлы» были большими мореходными судами, бравшими на борт от 167 до 400 пассажиров (в зависимости от модификации). «Джетфойлы» в основном используются как скоростные морские паромы в Гонконге, Японии, Канарских островах, Саудовской Арвии, Индонезии Великобритании и Франции (в качестве парома через Ла-Манш). В Японии «Джетфойлы» по лицензии строит фирма «Кавасаки».

Канада[править | править исходный текст]

В конце шестидесятых годов ВМС Канады был построен и испытан высокоскоростной противоподлодочный корабль на подводных крыльях, получивший название HMCS Bras d’Or. Bras d’Or относился к судам на подводных крыльях с частично погруженным крылом. Он развивал скорость до 63 узлов (116,7 км/ч). Однако дальнейшего развития этот проект не получил, в связи с изменением военной доктрины Канады. Bras d’Or был выведен из состава флота в 1971 году. Большая часть оборудования была продана. Сейчас Bras d’Or находится в музее.

Италия[править | править исходный текст]

Начиная с конца семидесятых годов ВМС Италии использовали шесть судов на подводных крыльях, относящихся к классу Nibbio. Они были вооружены 76-миллиметровой пушкой и двумя ракетами. Эти корабли развивали скорость до 50 узлов (92,6 км/ч)

Использование, распространение[править | править исходный текст]

  • TurboJET — скоростная переправа через дельту реки между Гонконгом и Макао. Время переправы — менее часа при средней скорости в 83 км/ч. В основном на переправе используются суда «Джетфойл», построенные фирмой «Боинг». TurboJET также обслуживает Шэньчжэнь, Гуанчжоу и Цзюлун. Переправа эксплуатируется фирмой Shun Tak-China Travel Ship Management Limited.
  • Судно на подводных крыльях типа «Полесье» работало в 2010 г. в Финляндии на туристической линии между озерами Пяйянне и Кейтеле[1][2]
  • Linda Line — линия между Таллином и Хельсинки. На этой линии использовались суда типа «Комета» и «Олимпия».
  • Суда типа «Полесье» курсируют между Калининградом, Фромборком и Эльблонгом. Эта линия эксплуатируется польским пароходством.
  • Суда на подводных крыльях используются дочерними подразделениями министерства транспорта Италии на трёх крупнейших озёрах Италии: Лаго-Мажоре между Локарно и Ароной (фирма Navigazione Lago Maggiore), озере Комо (фирма Navigazione Lago di Como) и Гарда (фирма Navigazione Lago di Garda). На каждом озере используются по три судна типа RHS150, на озере Комо до сих пор используется судно типа RHS70 — последнее судно этого типа, используемое в Италии.
  • Суда на подводных крыльях советского производства используются на юге Италии на линиях, соединяющих острова Лацио и Кампании.

СССР/Россия[править | править исходный текст]

Украина[править | править исходный текст]

См. также[править | править исходный текст]

Примечания[править | править исходный текст]

Литература[править | править исходный текст]

Ссылки[править | править исходный текст]